[发明专利]抽取滤波装置和方法

说明书

发明背景

1．发明领域

本发明涉及抽取滤波装置和方法，尤其涉及利用内插二次多项式(ISOP)的抽取滤波装置和方法。

2．相关技术描述

随着带宽模-数转换(ADC)技术和快速数字信号处理(DSP)技术的发展，对于在IF(中频)带以及基带进行处理和数字信号处理已经成为可能。软件无线电系统指的是在IR或RF(射频)带开始数字信号处理的系统。

借助数字信号处理的可编程性，软件无线电系统可以有效地支持多带、多模式和多功能通信。举例来说，具有图1所示结构的AMPS(高级移动电话服务)移动通信系统的基站为各个用户提供了30KHz的信道，并为各个信道应用了RF和IF级接收器。但是，正如图2所示的，通过使用一个宽带RF级接收器、一个宽带ADC(模-数转换器)和N个数字滤波器(这里，N是信道数)，软件无线电系统就可以进行信道分离操作。

当这种软件无线电系统应用于移动通信系统中的终端(或移动台)和基站时，有可能容纳整个全国性的和地区性的标准，并提供不同服务区之间的漫游服务。这种软件无线电概念可以广泛地应用于诸如PCS(个人通信系统)和IMT-2000(国际移动电信)系统那样的未来移动通信系统的基站和终端。

软件无线电系统应该包括抽取滤波器、速率转换器、快速乘法器和三角函数产生器。软件无线电接收器的BB级应该从宽带输入信号中分离出通常是非常窄的窄带信号的感兴趣信号。为此，重要的是有效地设计快速抽取滤波器。

目前，对于适用于数字接口的数字下变频器(downconverter)，著名的有Gray公司制造的器件GC4014和Harris公司制造的器件HSP50016和HSP50214。此外，Alan Y.Kwentus等人的论文，“锐化成级联积分器-梳状抽取滤波器的滤波器的应用”也公开了数字下变频器(AlanYKwentus.Zhognong Jiang，Alan N.Willson，Jr.，“滤波器锐化对级联积分器-梳状抽取滤波器的应用”，IEEE信号处理刊，第45卷，457-467页，1997.2)。

在上面的器件中，改进最大的是HSP 50214。可以说它是GC4014和HSP 50014的改进型。器件HSP 50214(下文称为第一现有技术)具有CIC(级联积分器-梳)滤波器、半带滤波器和可编程FIR(有限脉冲响应)滤波器三级结构。在第一现有技术中，CIC滤波器是用于抽取的RRS(递归运行求和)滤波器，这种器件易于实现。半带滤波器是二次幂抽取滤波器，并且一半滤波器系数是“0”，这样，硬件实现相对简单。也就是说，第一现有技术首先利用CIC滤波器进行抽取，然后，利用半带滤波器以2的若干倍数进行抽取。另外，可编程FIR滤波器用于补偿通带中由CIC滤波器引起的下降(droop)。

同时，Willson Jr．撰写的论文中所提出的方法(下文称为第二现有技术)使用了Kaiser Hamming(凯撒·汉明)的频率响应锐化技术。锐化滤波器通过减少正在使用中的通带的衰减可以省去第一现有技术中处在最后一级上的可编程FIR滤波器。亦即，第二现有技术具有锐化滤波器和半带滤波器两级结构。当CIC传递函数是H(z)时，锐化滤波器的传递函数变成H²(z)(3-2H(z))。

根据第一实施例实现的下变频器由CIC滤波器、半带滤波器和可编程FIR滤波器组成。这里，CIC滤波器进行4比32抽取、半带滤波器进行1比5抽取，和可编程FIR滤波器进行1比16抽取，使得整个滤波器可以进行4比16384抽取。然而，由于半带滤波器和可编程FIR滤波器利用一个加法器和一个乘法器进行操作，因此，就抽取而论，滤波操作次数的增加可能不良地限制了信号的带宽。此外，由于CIC滤波器的通带下降依赖于处在末级上的可编程FIR滤波器，因此，可编程FIR滤波器在结构上可能变得相对复杂一些。

另外，根据第二现有技术实现的下变频器通过将Kaiser Hamming的频率响应锐化技术应用于CIC滤波器使通带的衰减最小化，以致可以省去可编程FIR滤波器。但是，尽管使用了这样一种方法，降频转换器也应该在末级上使用可编程FIR滤波器，以便用于各种不同的用途。并且，由于锐化滤波器具有H²(z)(3-2H(z))的传递函数，下变频器可以与使用3个CIC滤波器的情况一样复杂。